Abstract This study investigates the effect of hydrothermal aging on the properties of glass fiber reinforced polymer (GFRP) rebars manufactured with isophthalic polyester or vinylester resin and glass fiber type E. The GFRP rebars were immersed in an alkaline solution (pH 12.6) for 1000 h at different temperatures (23 and 60 ºC), and their deterioration was evaluated based on microstructural and chemical changes (using SEM, DSC, XRF, and FTIR techniques), moisture absorption, and variation in mechanical properties. The results indicated an increase in the presence of voids and water absorption of the rebars with accelerated aging, with a reduction in the glass transition temperature of the resin and alteration of the chemical composition of the glass fiber. The comparison between the experimental results indicates that the rebars with matrix in vinylester resin present greater chemical resistance than the rebars with a polyester matrix. The degradation of the rebar also resulted in a reduction of approximately 6% in the tensile strength of the rebar and 2% in the modulus of elasticity. Using the damage model, it was possible to identify that the reduction in mechanical strength was associated with the simultaneous degradation of the resin and glass fiber due to the alkaline attack.

resumo: O concreto com agregado reciclado é um material frágil sob tensões de tração, no entanto, assim como o concreto convencional, é possível que, mesmo após sua fissuração, a sua contribuição seja relevante no dimensionamento de elementos de concreto armado sob tração ou flexão. O objetivo deste trabalho é avaliar a aplicação dos modelos analíticos usados na previsão do efeito do enrijecimento a tração (tension stiffening) ao concreto armado reciclado. Ensaios de tirantes de concreto armado foram realizados utilizando concreto convencional e concreto contendo 25% e 50% de substituição do agregado natural por agregado reciclado. A partir dos resultados experimentais, a contribuição do concreto foi isolada e um estudo paramétrico foi realizado para identificar qual modelo analítico existente na literatura pode ser mais apropriado. Foram avaliados os modelos propostos por Carreira e Chu (1986), Vecchio e Collins (1986) e Hsu e Mo (2010). Uma análise numérica baseada no método dos elementos finitos foi implementada para modelar o comportamento mecânico do tirante de concreto armado utilizando os modelos analíticos já ajustados ao concreto com agregado reciclado. A distribuição de tensões no aço e no concreto e o modo de fissuração foram avaliados numericamente. Os resultados indicam que os parâmetros utilizados nos modelos analíticos para concreto convencional não conseguem prever o comportamento do concreto com agregado reciclado e precisam ser modificados para se obter uma resposta mais precisa.

abstract: Concrete with recycled aggregate is a fragile material under tensile stresses. However, like conventional concrete, it is possible that its contribution is relevant in the design of reinforced concrete elements under tension or bending, even after cracking. The objective of this work is to evaluate the application of the analytical models used to predict the effect of tension stiffening on recycled reinforced concrete. Tests of reinforced concrete under tensile were performed using conventional concrete and concrete containing 25% and 50% replacement of the natural aggregate with recycled aggregate. From the experimental results of reinforced concrete, the contribution of the concrete was isolated and a parametric study was carried out to identify which analytical model in the literature may be more appropriate. The models proposed by Carreira and Chu (1986), Vecchio and Collins (1986) and Hsu and Mo (2010) were evaluated. A numerical analysis, based on the finite element method, was implemented to model the mechanical behavior of the reinforced concrete under tensile using the analytical models already adjusted to concrete with recycled aggregate. The stress distribution in steel and concrete and the cracking mode were evaluated numerically. The results indicate that the parameters used in the analytical models for conventional concrete cannot predict the behavior of concrete with recycled aggregate and need to be modified to obtain a more accurate answer.

Resumo Neste trabalho dois microconcretos, com e sem metacaulinita, foram dosados para produção de compósitos laminados reforçados com fibras longas de sisal. Para garantir uma matriz livre de hidróxido de cálcio foi determinado o teor ideal de metacaolinita por análise termogravimétrica de pastas com teores de substituição de 20%, 30% e 40 nas idades de 4 h, 10 h, 24 h, 7 dias, 28 dias e 730 dias. Laminados com 30% de metacaolinita foram submetidos a ensaio de flexão após 28 dias de cura em água e após 12 e 25 ciclos de molhagem e secagem. A análise da microestrutura foi realizada a partir de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS). Os resultados demonstram que, no microconcreto contendo apenas cimento, o hidróxido de cálcio foi lixiviado da matriz e depositado na superfície da fibra, o que resultou em ruptura brusca devido ao enfraquecimento das fibras. Com a adição de metacaolinita, a matriz mostrou-se livre de hidróxido de cálcio, e o comportamento mecânico pós-fissuração não foi alterado pelo envelhecimento. No entanto, a variação de temperatura e umidade do ciclo molhagem-secagem induziu fissuração do microconcreto, o que negativamente afetou a resistência à formação da primeira fissura do compósito e seu modo de ruptura.

Abstract In this study, two microconcrete samples, with and without metakaolin, were designed for the production of laminated composites reinforced with long sisal fibres. In addition to the reference microconcrete, another microconcrete was produced by replacing cement by metakaolin.The ideal metacaolin content that would guarantee a free calcium hydroxide matrix was determined by thermogravimetric analysis of blends with 20%, 30% and 40% substitution contents at the ages of 4 h, 10 h, 24 h, 7 days, 28 days and 730 days. Laminates produced with cement substitution by 30% metakaolin were submitted to flexural test after 28 days of curing in water, and after 12 and 25 wetting and drying cycles. The analysis of the microstructure was performed by scanning electron microscopy and dispersive energy X-ray spectroscopy (EDS). The results demonstrate that in the microconcrete containing only cement, the calcium hydroxide was leached from the matrix and deposited on the surface of the fibre. Thus, the aged composites showed a sudden rupture due to the weakening of the fibres. With the incorporation of metakaolin, the matrix showed to be free of calcium hydroxide, and the mechanical behaviour after cracking was not altered by aging. However, the temperature and humidity variation due the wet-drying cycle has induced cracking of the microconcrete, which detrimentally affected the strength at crack initiation of these composites and their rupture mode.

Reinforced concrete is the main structural material used in the world in the construction of bridges, roads and commercial and residential buildings. One effective method for preventing corrosion of steel reinforcement is the application of galvanic coatings to the reinforcement itself. The present study evaluated the performance of three groups of reinforcing steel bars (black steel, used as a reference and rebars electroplated with Zinc and Zinc-Nickel alloys) to corrosion and adherence to the concrete matrix. For the analysis of corrosion, the specimens were subjected to two different accelerated corrosion tests: salt spray exposure and wet and dry semi-cycles. The corrosion potential was measured for the qualitative monitoring of the corrosion process and the corrosion rate was estimated. In order to evaluate the steel-concrete adherence, the pullout test was used, in accordance with RILEM-CEB-FIP. The results showed that Zinc and Zinc-Nickel coatings increased the durability of the reinforcing bars and the accelerated corrosion test of wetting and drying cycles proved to be more aggressive compared to the salt spray method to evaluate the corrosion process in the reinforced concrete specimens. Additionally, galvanized reinforcement reduced adherence to the concrete matrix.

RESUMO O elevado consumo de recursos não renováveis associado à geração de resíduos sólidos e gasto energético vem incentivando a busca por materiais sustentáveis que possam ser utilizados na construção civil. Os materiais compósitos com fibras vegetais, renováveis e biodegradáveis, surgem como uma alternativa para minimizar o impacto ambiental e tem potencial para a aplicação em elementos construtivos. Para isso, no entanto, é importante a utilização de uma matriz adequada que permita uma distribuição adequada das fibras, evitando o enrolamento das fibras e a incorporação de vazios durante o processo de mistura e lançamento do material em estado fresco. O presente estudo propõe o desenvolvimento de matrizes cimentícias autoadensáveis adequadas para uso em compósitos com alto teor de fibras. Foi utilizado o agregado miúdo reciclado com alto teor de finos, proveniente do beneficiamento de resíduos de concreto, em substituição a 10% e 20% do agregado miúdo natural. Ensaios de mini slump, absorção de água por imersão e capilaridade, retração por secagem e resistência mecânica foram realizados nas matrizes. Compósitos com 4% e 6% de fibras de sisal de 40 mm foram produzidos e avaliados quanto a resistência mecânica. O efeito do agregado reciclado sobre a matriz demonstra um aumento da resistência à compressão, manutenção da absortividade e incremento na porosidade e retração. Com o uso de matrizes autoadensáveis foi possível produzir compósitos homogêneos com até 6% de fibra curta de sisal, minimizando a redução de resistência mecânica pela adição das fibras e, dessa forma, aumento a potencialidade do material para uso estrutural ou não estrutural.

ABSTRACT The high consumption of non-renewable resources and energy associated with the generation of solid waste has encouraged the search for sustainable materials for civil construction. The composite materials with vegetables fibers, renewable and biodegradable, arise as an alternative to minimize environmental impact and to produce constructive elements. For this, however, it is important to use an appropriate matrix to allow adequate distribution of fibers, avoiding the winding of the fibers and the incorporation of voids during the mixing and casting processes. This study proposes the development of appropriate matrices to development of composites with high content of sisal fibers. Concrete recycled aggregate with high content of fines was used to replace 10% and 20% of the aggregate natural. Water absorption tests, by immersion and capillary, shrinkage test and mechanical strength tests were carried out in matrices. Composites with 4% and 6% sisal fibers (length of 40 mm) were produced and evaluated for mechanical strength. The effect of recycled aggregate on the matrix demonstrates an increase in compressive strength, maintenance of absorptivity and increase of porosity and shrinkage. Using selfcompacting matrices was possible to produce homogeneous composites containing up to 6% short sisal fiber, minimizing the reduction in mechanical strength by the addition of the fibers and thus increasing the capability of the material for structural or non-structural use.

ResumoCinza de biomassa é um resíduo sólido gerado em grande quantidade em caldeiras para produção de energia e calor. Na indústria de processamento de cacau, que usa casca de amêndoa de cacau (20%) e madeira de eucalipto (80%) como combustível, são geradas cinzas volantes e cinzas de fundo, cujas propriedades são pouco conhecidas, o que limita sua correta disposição ou aplicação. Neste trabalho, cinza fornalha (fundo) e ciclone (volante) foram coletadas, durante o processo de limpeza da caldeira, e caracterizadas quanto a composição química, morfologia (MEV), granulometria e mineralogia (DR-X) com o objetivo de avaliar a potencialidade das cinzas para uso como adição mineral. As cinzas foram beneficiadas com moagem e queima controlada a 500, 700 e 900º C. Para avaliação do efeito da cinza, foram moldadas quatro argamassas com 5% de substituição de cimento por cinza ciclone e cinza fornalha, in natura e moídas. Os resultados dos testes de absorção de água e resistência mecânica (compressão e tração na flexão) demonstraram um aumento da absorção e da porosidade para todas as misturas, mas a manutenção das propriedades mecânicas para mistura com cinza ciclone moída, quando comparada com a argamassa sem adição, demonstrando a potencialidade desta cinza como adição mineral.

AbstractBiomass ash is a solid waste generated in large quantities in stand-alone boilers for the generation of power and heat. The cocoa industry, which uses cocoa almond bark (20%) and eucalyptus wood (80%) as fuel, generates fly and bottom ash. The fact that the properties of the ash are little known limits its correct provision and application. In this paper, bottom ash ("fornalha") and fly ash ("ciclone") were collected during the boiler cleaning process, and characterized by their chemical composition, morphology (SEM), particle size and mineralogy (DR-X) in order to assess the potential use of the ash as mineral addition. The ash was treated by grinding and controlled burning at 500, 700 and 900o C. To evaluate the effect of ash, four mortars were cast with 5% cement with fly ash and bottom ash replacement, in natura and ground. The results of water absorption and mechanical strength (compression and tension in flexion) tests showed increased absorption and porosity in all mixtures, but unchanged mechanical properties for mortar with ground fly ash, compared with mortar without addition. This demonstrates that this kind of ash has potential as mineral addition.